JP6185150B2 - Power system of large electric vehicle, alternating pause battery management and control method thereof - Google Patents
Power system of large electric vehicle, alternating pause battery management and control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP6185150B2 JP6185150B2 JP2016510929A JP2016510929A JP6185150B2 JP 6185150 B2 JP6185150 B2 JP 6185150B2 JP 2016510929 A JP2016510929 A JP 2016510929A JP 2016510929 A JP2016510929 A JP 2016510929A JP 6185150 B2 JP6185150 B2 JP 6185150B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- module
- variable configuration
- battery box
- configuration series
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
- B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
- B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
- B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
- B60L58/14—Preventing excessive discharging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
- B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
- B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
- B60L58/25—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by controlling the electric load
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
- B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0025—Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/545—Temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/547—Voltage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/549—Current
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
- H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/005—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting using a power saving mode
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
本発明は、大型電気自動車の電力系統、並びに交互に休止するバッテリーの管理(交互休止バッテリー管理)及びその制御方法に関し、より詳細には、バッテリーモジュールソート結果及びバッテリーボックスソート結果を取得するための計算処理、並びに残存するエネルギーを動的に均衡させる交互休止処理を用いる大型電気自動車の電力系統及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a power system of a large electric vehicle, and management of a battery that alternately suspends (alternately suspending battery management) and a control method thereof, and more particularly, to obtain a battery module sort result and a battery box sort result. The present invention relates to a calculation system, and a power system of a large electric vehicle using an alternating pause process that dynamically balances remaining energy, and a control method thereof.
近年、石油やエネルギー不足により、原油価格の上昇が起こっている。更に、地球温暖化現象を抑制できていないために、炭素排出量の削減が、世界中の政府の方針となっている。しかし、今日の大型車両の大部分は、電力源として石油を使用しているので、排気ガス(消耗された廃ガス)によって、大気汚染の問題が発生する。大型車両のごく一部は、動力源としてバッテリーを使用しているが、動力源に電気を使用するに際して、克服すべき多くの問題がある。例えば、過放電を回避するために、複数のバッテリーの蓄電エネルギーを均衡させることが重要である。過放電の問題によって、バッテリーの使用寿命が短くなってしまうことが、知られている。 In recent years, crude oil prices have risen due to oil and energy shortages. Furthermore, since global warming has not been suppressed, reduction of carbon emissions has become a policy of governments around the world. However, since most of today's large vehicles use oil as a power source, exhaust gas (consumed waste gas) causes air pollution problems. A small portion of large vehicles use a battery as a power source, but there are many problems to overcome when using electricity as a power source. For example, in order to avoid overdischarge, it is important to balance the stored energy of multiple batteries. It is known that battery life is shortened due to overdischarge problems.
また、パワーと耐久性の需要があるため、大型電気自動車は、高電圧及び高電流が得られるように、直接接続や並列接続がなされたバッテリーモジュールを多数使用している。バッテリーモジュールが直列に接続されている場合には、バッテリーモジュールは、同じ放電電流を有する。つまり、バッテリーボックス内の直列接続されたバッテリーモジュールは、通常、電気的特性が互いに一致している。したがって、これらのバッテリーモジュールの放電条件は、非常に類似している。これらのバッテリーモジュールの電気的特性が一致しない場合は、バッテリーモジュールの一部の電気エネルギーが消耗しきってしまう可能性があり、消耗しきったバッテリーモジュールは、過放電により破損する可能性がある。しかし、バッテリーボックス内の直列接続されたバッテリーモジュールの電気的特性を一致させる処理は、時間がかかり、高価である。また、バッテリーモジュールの製造工程が大幅に長期化し、製品価格が上昇するため、製品の競争力が低下してしまう。 In addition, due to the demand for power and durability, large electric vehicles use a large number of battery modules that are connected directly or in parallel so that high voltage and high current can be obtained. When the battery modules are connected in series, the battery modules have the same discharge current. That is, the battery modules connected in series in the battery box usually have the same electrical characteristics. Therefore, the discharge conditions of these battery modules are very similar. When the electrical characteristics of these battery modules do not match, there is a possibility that a part of the electric energy of the battery module is consumed, and the exhausted battery module may be damaged by overdischarge. However, the process of matching the electrical characteristics of the battery modules connected in series in the battery box is time consuming and expensive. In addition, the manufacturing process of the battery module is significantly prolonged and the product price is increased, so that the competitiveness of the product is lowered.
電気自動車の電力系統が、互いに並列接続された複数のバッテリーを備える場合であれば、電力系統は、通常、1つのバッテリーが破損していても動作可能である。しかし、異なるバッテリーモジュールは、異なる電気特性を有するため、バッテリーモジュールの一部の電気エネルギーは、先に消耗しきってしまう。消耗しきったバッテリーモジュールは、低電圧保護状態(Low Voltage Protection State)となる。この状況下では、電力系統の出力電流が低減され、電気自動車の耐久性が明らかに低下してしまう。 If the electric power system of an electric vehicle includes a plurality of batteries connected in parallel to each other, the power system is normally operable even if one battery is damaged. However, since different battery modules have different electrical characteristics, part of the electrical energy of the battery module is consumed first. The exhausted battery module is in a low voltage protection state. Under this circumstance, the output current of the power system is reduced, and the durability of the electric vehicle is clearly reduced.
更に、従来の電力系統は別の問題も抱えている。例えば、電気自動車の速度に合わせてモータドライブのDCバス電圧を調整することができない。モータドライブのDCバス電圧が出力電圧に比してかなり高い場合は、モータを駆動させるパワートランジスタは、非常に低いデューティ・サイクルを有することとなる。 Furthermore, the conventional power system has another problem. For example, the DC bus voltage of the motor drive cannot be adjusted according to the speed of the electric vehicle. If the motor drive DC bus voltage is much higher than the output voltage, the power transistor driving the motor will have a very low duty cycle.
すなわち、上記の欠点を克服するために、大型電気自動車の電力系統及びその制御方法の実現が求められている。 That is, in order to overcome the above-mentioned drawbacks, it is required to realize a power system and a control method for a large electric vehicle.
本発明の目的は、大型電気自動車の電力系統、並びに全てのバッテリーモジュールにおける充電エネルギーを均衡させるための交互休止バッテリー管理及び制御方法を実現することにある。これにより更に、バッテリーモジュールの効率性及び大型電気自動車の耐久性を最大限に増加させることができる。 An object of the present invention is to realize a power management system for large electric vehicles and an alternating battery management and control method for balancing charging energy in all battery modules. This further increases the efficiency of the battery module and the durability of the large electric vehicle.
本発明の別の目的は、大型電気自動車の電力系統、並びに交互休止バッテリー管理及び制御方法を実現することにある。バッテリーボックスの交互休止のソート処理及び可変直列接続型のバッテリーボックスの構成に係る内部の直列接続構成の再編成を実行することにより、全てのバッテリーモジュールの放電条件を調整することができるものである。また、バッテリーモジュールのバッテリーの劣化が問題となる場合や蓄電エネルギー差が大きい場合であっても、ソート結果に関するリアルタイムでの動的な情報に基づいて、全てのバッテリーモジュールの放電条件が調整される。その結果、電気自動車が走行している間、電力系統の全てのバッテリーボックスの残存する電気エネルギー量は、略等しく、各バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの残存する電気エネルギー量も略等しい。理想的には、電気自動車が充電ステーションに戻るときに、全てのバッテリーモジュールにおける残存する電気エネルギー量は等しい。 Another object of the present invention is to realize a power system of a large electric vehicle, and an alternating rest battery management and control method. It is possible to adjust the discharge conditions of all the battery modules by executing the sorting process of alternating suspension of battery boxes and the reorganization of the internal series connection configuration related to the configuration of the variable series connection type battery box. . Moreover, even when battery deterioration of the battery module becomes a problem or when the difference in stored energy is large, the discharge conditions of all the battery modules are adjusted based on dynamic information in real time regarding the sorting result. . As a result, while the electric vehicle is running, the amount of electric energy remaining in all the battery boxes of the power system is substantially equal, and the amount of electric energy remaining in the battery modules in each battery box is also substantially equal. Ideally, the amount of electrical energy remaining in all battery modules is equal when the electric vehicle returns to the charging station.
本発明の別の目的は、大型電気自動車の電力系統、並びに交互休止バッテリー管理及び制御方法を実現することにある。バッテリーボックスの交互休止のソート処理及び可変構成直列型のバッテリーボックスの構成に係る内部の直列接続構成の再編成を実行することにより、何れのバッテリーボックスのバッテリーモジュールの電圧も、過放電保護状態に突入するほどに低くなることはない。 Another object of the present invention is to realize a power system of a large electric vehicle, and an alternating rest battery management and control method. By executing re-arrangement of the internal series connection configuration relating to the configuration of the battery box alternating pauses and the configuration of the variable configuration series type battery box, the voltage of the battery module of any battery box is brought into the overdischarge protection state. It wo n’t be low enough to enter.
本発明の別の目的は、大型電気自動車の電力系、並びに交互休止バッテリ管理及び制御方法を実現することにある。複数のバッテリーモジュールの直列接続構成を再編成することによって、モータを駆動させるパワートランジスタは、最適なデューティ・サイクルを有することとなる。その結果、トルクリップルが発生する問題を最小限に抑え、電気自動車のモータは、低い出力電力であっても安定に動作し、また電気自動車の乗り心地も向上する。 Another object of the present invention is to realize a power system of a large electric vehicle, and an alternating sleep battery management and control method. By reorganizing the series connection configuration of the plurality of battery modules, the power transistor for driving the motor has an optimal duty cycle. As a result, the problem of torque ripple is minimized, and the motor of the electric vehicle operates stably even at low output power, and the riding comfort of the electric vehicle is improved.
本発明の別の目的は大型電気自動車の電力系、並びに交互休止バッテリ管理及び制御方法を実現することにある。温度保護処理によって、オーバーヒートしたバッテリーモジュールは、電気エネルギーを継続的に放電しなくなる。その結果、安全走行性が向上し、バッテリーモジュールの寿命も延びる。 Another object of the present invention is to realize a power system of a large electric vehicle, and an alternating sleep battery management and control method. Due to the temperature protection process, the overheated battery module does not discharge electric energy continuously. As a result, safe driving performance is improved and the life of the battery module is extended.
本発明の一側面によれば、大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法が実現される。電力系統は、ソートコントローラを備える車両コンピュータと、互いに並列接続された複数の可変構成直列型のバッテリーボックスと、駆動デバイスとを含む。並列接続された複数の可変構成直列型のバッテリーボックス各々は、互いに直列接続された複数のバッテリーモジュールを含む。交互休止バッテリー管理及び制御方法は、以下のステップを含む。ステップ(a)において、車両コンピュータは、駆動デバイスの車両駆動需要に基づいて、バッテリーモジュールの必要数及び所望の可変構成直列型バッテリーボックスの必要数を計算する。ステップ(b)において、車両コンピュータは、温度保護処理を実行し、これにより、より高い温度を有するバッテリーモジュールは、使用不可のバッテリーモジュールとして認識される。ステップ(c)において、ソートコントローラは、全てのバッテリーモジュールのモジュールスコアを算出して、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールソート結果を生成する。ステップ(d)において、ソートコントローラは、バッテリーモジュールの必要数及び可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールソート結果に基づいて、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールを必要数有効にする。ステップ(e)において、ソートコントローラは、各可変構成直列型バッテリーボックスの有効なバッテリーモジュールのモジュールスコアに基づいて、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアを算出し、バッテリーボックススコアに基づいてバッテリーボックスソート結果を生成する。ステップ(f)において、ソートコントローラは、少なくとも1つの可変構成直列型バッテリーボックスをバッテリーボックスソート結果における最下位にランク付け、これを休止モードにするように制御する。 According to one aspect of the present invention, an alternating pause battery management and control method for a power system of a large electric vehicle is realized. The power system includes a vehicle computer including a sort controller, a plurality of variable configuration series-type battery boxes connected in parallel to each other, and a drive device. Each of the plurality of variable configuration series-type battery boxes connected in parallel includes a plurality of battery modules connected in series to each other. The alternating pause battery management and control method includes the following steps. In step (a), the vehicle computer calculates the required number of battery modules and the required number of variable configuration series battery boxes based on the vehicle driving demand of the driving device. In step (b), the vehicle computer performs a temperature protection process, whereby a battery module having a higher temperature is recognized as an unusable battery module. In step (c), the sort controller calculates the module scores of all the battery modules, and generates the battery module sort result in each variable configuration series battery box. In step (d), the sort controller validates the required number of battery modules in each variable configuration series battery box based on the required number of battery modules and the battery module sort result in the variable configuration series battery box. In step (e), the sort controller calculates the battery box score of each variable configuration series battery box based on the module score of the valid battery module of each variable configuration series battery box, and based on the battery box score Generate battery box sort result. In step (f), the sort controller ranks at least one variable configuration series-type battery box at the lowest position in the battery box sort result and controls it to enter the sleep mode.
本発明の別の側面によれば、大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法が実現される。大型電気自動車の電力系統は、互いに並列接続された複数の可変構成直列型バッテリーボックスを含む。複数の可変構成直列型バッテリーボックスの各々は、互いに直列接続された複数のバッテリーモジュールを含む。交互休止バッテリー管理及び制御方法は、以下のステップを含む。まず、バッテリーモジュールソート結果を得るために各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールをソートしバッテリーモジュールソート結果の最下位にランク付けられた少なくとも1つのバッテリーモジュールを休止させるために、バッテリーモジュールソート処理を実行する。続いて、バッテリーボックスソート結果を得るために複数の可変構成直列型バッテリーボックスをソートしバッテリーボックスソート結果の最下位にランク付けられた少なくとも1つの可変構成直列型バッテリーボックスを休止させるために、バッテリーボックスソート処理を実行する。その後、温度保護処理が実行され、これにより、より高い温度を有するバッテリーモジュールは、バッテリーモジュールソート処理及びバッテリーボックスソート処理から除外される。 According to another aspect of the present invention, an alternating dormant battery management and control method for a large electric vehicle power system is implemented. The power system of a large electric vehicle includes a plurality of variable configuration series battery boxes connected in parallel to each other. Each of the plurality of variable configuration series-type battery boxes includes a plurality of battery modules connected in series to each other. The alternating pause battery management and control method includes the following steps. First, in order to obtain the battery module sorting result, the battery module sorting process is performed to sort the battery modules of each variable configuration series type battery box and to pause at least one battery module ranked at the bottom of the battery module sorting result. Execute. Subsequently, in order to obtain a battery box sort result, a plurality of variable configuration series type battery boxes are sorted, and at least one variable configuration series type battery box ranked at the bottom of the battery box sort result is paused. Perform box sort processing. Thereafter, a temperature protection process is performed, whereby the battery module having a higher temperature is excluded from the battery module sort process and the battery box sort process.
本発明の別の側面によれば、大型電気自動車の電力系統が実現される。電力系統は、複数の可変構成直列型バッテリーボックス、駆動デバイス及び車両コンピュータを含む。複数の可変構成直列型バッテリーボックスは、互いに並列接続されている。複数の可変構成直列型バッテリーボックス各々は、複数のバッテリーモジュールを含む。複数のバッテリーモジュールは、互いに直列接続されている。駆動デバイスは、複数の可変構成直列型バッテリーボックスに接続されている。駆動デバイスは、大型電気自動車を駆動させるモータと、モータを駆動させるモータドライブとを含む。車両コンピュータは、複数の可変構成直列型バッテリーボックスに接続され、これにより、駆動デバイスの車両駆動需要を検出し、バッテリーモジュールの必要数及び可変構成直列型バッテリーボックスの必要数を計算し、温度保護処理を実行して、より高い温度を有するバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識する。車両コンピュータは、バッテリーボックスの交互休止ソート処理を実行するためのソートコントローラを更に含む。バッテリーボックスの交互休止ソート処理の実行中には、バッテリーモジュールソート結果を得るために各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールがソートされ、バッテリーモジュールソート結果に基づいてバッテリーモジュールが必要数有効化され、バッテリーボックスソート結果を得るために複数の可変構成直列型バッテリーボックスがソートされ、バッテリーボックスソート結果において最下位にランク付けられた少なくとも1つの可変構成直列型バッテリーボックスが、休止モードとなるように制御される。 According to another aspect of the present invention, a power system for a large electric vehicle is realized. The power system includes a plurality of variable configuration series battery boxes, a drive device, and a vehicle computer. The plurality of variable configuration series battery boxes are connected in parallel to each other. Each of the plurality of variable configuration series-type battery boxes includes a plurality of battery modules. The plurality of battery modules are connected in series with each other. The drive device is connected to a plurality of variable configuration series battery boxes. The drive device includes a motor that drives a large electric vehicle and a motor drive that drives the motor. The vehicle computer is connected to a plurality of variable configuration series battery boxes, thereby detecting the vehicle driving demand of the driving device, calculating the required number of battery modules and the required number of variable configuration series battery boxes, and temperature protection Processing is performed to recognize a battery module having a higher temperature as an unusable battery module. The vehicle computer further includes a sort controller for executing an alternating pause sort process for the battery box. During the battery box alternating pause sort process, the battery modules of each variable configuration series type battery box are sorted to obtain the battery module sort result, and the required number of battery modules is enabled based on the battery module sort result. A plurality of variable configuration series battery boxes are sorted to obtain a battery box sort result, and at least one variable configuration series battery box ranked lowest in the battery box sort result is in a sleep mode. Be controlled.
以下の添付の図面とともに発明の詳細な説明を参照することにより、本発明の上記の内容は、当業者にとってより容易に明らかなものとなる。 The foregoing content of the present invention will become more readily apparent to those of ordinary skill in the art by reference to the following detailed description of the invention in conjunction with the accompanying drawings in which:
以下の実施形態を参照しながら本発明をより詳細に説明する。本発明の好ましい実施形態の以下の説明は、単に例示や説明を目的として本明細書に記載されていることに留意すべきである。これは、網羅的であると意図するものではないし、開示された形態そのものに限定される意図もない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following embodiments. It should be noted that the following description of the preferred embodiments of the present invention has been set forth herein for purposes of illustration and description only. This is not intended to be exhaustive and is not intended to be limited to the precise form disclosed.
図1は、本発明の一実施形態に係る大型電気自動車の電力系統の構造を示す機能ブロック図である。大型電気自動車の例としては、電動バスや電動トラック等を含むが、これに限定されるものではない。図1に示すように、電力系統1は、車両コンピュータ10、複数の可変構成直列型バッテリーボックス11~14、複数のパワートランジスタ15~18、及び駆動デバイス19を備える。車両コンピュータ10は、ソートコントローラ101を更に備える。本実施形態では、可変構成直列型バッテリーボックスは4つである。ただし、当該数(4つ)に限定されるものではない。パワートランジスタの数は、可変構成直列型バッテリーボックスの数と同一である。本実施形態において、かかる4つの可変構成直列型バッテリーボックスは、第1可変構成直列型バッテリーボックス11、第2可変構成直列型のバッテリーボックス12、第3可変構成直列型バッテリーボックス13、及び第4可変構成直列型バッテリーボックス14から成る。これらの各可変構成直列型バッテリーボックスは、バッテリーボックスモニタボードと複数のバッテリーモジュールを含む。本実施形態では、各可変構成直列型バッテリーボックスは、4つのバッテリーモジュールを含む。ただし、当該数(4つ)に限定されるものではない。例えば、第1可変構成直列型バッテリーボックス11は、第1バッテリーボックスモニタボード110及び4つのバッテリーモジュール111~114を含む。かかる4つのバッテリーモジュールは、第1バッテリーボックスにおける第1バッテリーモジュール111、第1バッテリーボックスにおける第2バッテリーモジュール112、第1バッテリーボックスにおける第3バッテリーモジュール113、及び第1バッテリーボックスにおける第4バッテリーモジュール114から成る。 FIG. 1 is a functional block diagram showing the structure of a power system of a large electric vehicle according to an embodiment of the present invention. Examples of large electric vehicles include, but are not limited to, electric buses and electric trucks. As shown in FIG. 1, the power system 1 includes a vehicle computer 10, a plurality of variable configuration series battery boxes 11 to 14, a plurality of power transistors 15 to 18, and a drive device 19. The vehicle computer 10 further includes a sort controller 101. In the present embodiment, there are four variable configuration series battery boxes. However, it is not limited to the number (four). The number of power transistors is the same as the number of variable configuration series battery boxes. In the present embodiment, the four variable configuration series type battery boxes include a first variable configuration series type battery box 11, a second variable configuration series type battery box 12, a third variable configuration series type battery box 13, and a fourth variable configuration series type battery box. It consists of a variable configuration series battery box 14. Each of these variable configuration series battery boxes includes a battery box monitor board and a plurality of battery modules. In this embodiment, each variable configuration series battery box includes four battery modules. However, it is not limited to the number (four). For example, the first variable configuration series battery box 11 includes a first battery box monitor board 110 and four battery modules 111 to 114. The four battery modules include a first battery module 111 in the first battery box, a second battery module 112 in the first battery box, a third battery module 113 in the first battery box, and a fourth battery module in the first battery box. 114.
同様に、図1に示すように、第2可変構成直列型バッテリーボックス12、第3可変構成直列型バッテリーボックス13、第4可変構成直列型バッテリーボックス14は、第1可変構成直列型バッテリーボックス11と同じ構造を有する。第2可変構成直列型バッテリーボックス12は、第2バッテリーボックスモニタボード120、及び4つのバッテリーモジュール121~124を備える。かかる4つのバッテリーモジュールは、第2バッテリーボックスにおける第1バッテリーモジュール121、第2バッテリーボックスにおける第2バッテリーモジュール122、第2バッテリーボックスにおける第3バッテリーモジュール123、第2バッテリーボックスにおける第4バッテリーモジュール124から成る。第3可変構成直列型バッテリーボックス13は、バッテリーボックスモニタボード130、及び4つのバッテリーモジュール131~134を備える。かかる4つのバッテリーモジュールは、第3バッテリーボックスにおける第1バッテリーモジュール131、第3バッテリーボックスにおける第2バッテリーモジュール132、第3バッテリーボックスにおける第3バッテリーモジュール133、第3バッテリーボックスにおける第4バッテリーモジュール134から成る。第4可変構成直列型バッテリーボックス14は、バッテリーボックスモニタボード140、及び4つのバッテリーモジュール141~144を備える。かかる4つのバッテリーモジュールは、第4バッテリーボックスにおける第1バッテリーモジュール141、第4バッテリーボックスにおける第2バッテリーモジュール142、第4バッテリーボックスにおける第3バッテリーモジュール143、第4バッテリーボックスにおける第4バッテリーモジュール144から成る。 Similarly, as shown in FIG. 1, the second variable configuration series battery box 12, the third variable configuration series battery box 13, and the fourth variable configuration series battery box 14 include the first variable configuration series battery box 11. Has the same structure. The second variable configuration series type battery box 12 includes a second battery box monitor board 120 and four battery modules 121 to 124. The four battery modules include a first battery module 121 in the second battery box, a second battery module 122 in the second battery box, a third battery module 123 in the second battery box, and a fourth battery module 124 in the second battery box. Consists of. The third variable configuration series battery box 13 includes a battery box monitor board 130 and four battery modules 131 to 134. The four battery modules include a first battery module 131 in the third battery box, a second battery module 132 in the third battery box, a third battery module 133 in the third battery box, and a fourth battery module 134 in the third battery box. Consists of. The fourth variable configuration series-type battery box 14 includes a battery box monitor board 140 and four battery modules 141 to 144. The four battery modules include a first battery module 141 in the fourth battery box, a second battery module 142 in the fourth battery box, a third battery module 143 in the fourth battery box, and a fourth battery module 144 in the fourth battery box. Consists of.
本実施形態において、複数の可変構成直列型バッテリーボックスに対応するパワートランジスタは、第1パワートランジスタ15、第2パワートランジスタ16、第3パワートランジスタ17、及び第4パワートランジスタ18から成る。第1パワートランジスタ15、第2パワートランジスタ16、第3パワートランジスタ17、及び第4パワートランジスタ18は、第1可変構成直列型バッテリーボックス11、第2可変構成直列型バッテリーボックス12、第3可変構成直列型バッテリーボックス13、及び第4可変構成直列型バッテリーボックス14とそれぞれ接続されている。駆動デバイス19は、駆動デバイス191及びモータ192を備える。駆動デバイス191は、第1パワートランジスタ15、第2パワートランジスタ16、第3パワートランジスタ17、及び第4パワートランジスタ18と接続されている。その結果、駆動デバイス191は、モータ192を駆動させるために、第1可変構成直列型バッテリーボックス11、第2可変構成直列型バッテリーボックス12、第3可変構成直列型バッテリーボックス13、及び第4可変構成直列型バッテリーボックス14から電気エネルギーを受け取ることができる。 In the present embodiment, the power transistors corresponding to the plurality of variable configuration series battery boxes include the first power transistor 15, the second power transistor 16, the third power transistor 17, and the fourth power transistor 18. The first power transistor 15, the second power transistor 16, the third power transistor 17, and the fourth power transistor 18 are a first variable configuration series battery box 11, a second variable configuration series battery box 12, and a third variable configuration. The series battery box 13 and the fourth variable configuration series battery box 14 are connected to each other. The drive device 19 includes a drive device 191 and a motor 192. The driving device 191 is connected to the first power transistor 15, the second power transistor 16, the third power transistor 17, and the fourth power transistor 18. As a result, in order to drive the motor 192, the drive device 191 includes the first variable configuration series battery box 11, the second variable configuration series battery box 12, the third variable configuration series battery box 13, and the fourth variable configuration. Electrical energy can be received from the configured series battery box 14.
図2は、第1可変構成直列型バッテリーボックスの詳細な構造を示している。なお、全ての可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールは、同じ構造を有するため、第1可変構成直列型バッテリーボックス11におけるバッテリーモジュールのみを例として説明するものとする。図2に示すように、第1バッテリーボックスにおける第1バッテリーモジュール111は、第1バッテリーコアストリング1111、第1バッテリーモジュールモニタボード1112、第1正リレー1113、及び第1負リレー1114を備える。第1バッテリーボックスにおける第2バッテリーモジュール112は、第2バッテリーコアストリング1121、第2バッテリーモジュール監視ボード1122、第2正リレー1123、及び第2負リレー1124を備える。第1バッテリーボックスにおける第3バッテリーモジュール113は、第3バッテリーコアストリング1131、第3バッテリーモジュール監視ボード1132、第3正リレー1133、及び第3負リレー1134を備える。第1バッテリーボックスにおける第4バッテリーモジュール114は、第4バッテリーコアストリング1141、第4バッテリーモジュール監視ボード1142、第4正リレー1143、及び第4負リレー1144を備える。残りについても同様に類推することができる。つまり、第2可変構成直列型バッテリーボックス12、第3可変構成直列型バッテリーボックス13、及び第4可変構成直列型バッテリーボックス14は、類似の構造を有する。各バッテリーモジュールモニタボードは、健康状態(SOH:State Of Health)、充電状態(SOC:State Of Charge)、バッテリーコア温度、及び関連情報を車両コンピュータ10に送信する。かかる情報に基づいて、ソートコントローラ101は、バッテリーモジュールシーケンス処理を実行するバッテリーモジュールシーケンス手段を使用し、且つバッテリーボックスシーケンス処理を実行するバッテリーボックスシーケンス手段を使用する。 FIG. 2 shows a detailed structure of the first variable configuration series battery box. Since the battery modules of all the variable configuration series battery boxes have the same structure, only the battery module in the first variable configuration series battery box 11 will be described as an example. As shown in FIG. 2, the first battery module 111 in the first battery box includes a first battery core string 1111, a first battery module monitor board 1112, a first positive relay 1113, and a first negative relay 1114. The second battery module 112 in the first battery box includes a second battery core string 1121, a second battery module monitoring board 1122, a second positive relay 1123, and a second negative relay 1124. The third battery module 113 in the first battery box includes a third battery core string 1131, a third battery module monitoring board 1132, a third positive relay 1133, and a third negative relay 1134. The fourth battery module 114 in the first battery box includes a fourth battery core string 1141, a fourth battery module monitoring board 1142, a fourth positive relay 1143, and a fourth negative relay 1144. The rest can be similarly analogized. That is, the second variable configuration series battery box 12, the third variable configuration series battery box 13, and the fourth variable configuration series battery box 14 have a similar structure. Each battery module monitor board transmits a health state (SOH: State Of Health), a charge state (SOC: State Of Charge), a battery core temperature, and related information to the vehicle computer 10. Based on such information, the sort controller 101 uses battery module sequence means for executing battery module sequence processing and uses battery box sequence means for executing battery box sequence processing.
図1を再び参照する。可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループは、対応するパワートランジスタを介して互いに並列に接続されている。その結果、4つの可変構成直列型バッテリーボックスの電力系統は、モータドライブ192に電気エネルギーを供給するように形成されている。第1パワートランジスタ15は、第1可変構成直列型バッテリーボックス11と直列に接続されている。第2パワートランジスタ16は、第2可変構成直列型バッテリーボックス12と直列に接続されている。第3パワートランジスタ17は、第3可変構成直列型バッテリーボックス13と直列に接続されている。第4パワートランジスタ18は、第4可変構成直列型バッテリーボックス14と直列に接続されている。直列接続された第1パワートランジスタ15及び第1可変構成直列型バッテリーボックス11、直列接続された第2パワートランジスタ16及び第2可変構成直列型バッテリーボックス12、直列接続された第3パワートランジスタ17及び第3可変構成直列型バッテリーボックス13、並びに直列接続された第4パワートランジスタ18及び第4可変構成直列型バッテリーボックス14は、車両コンピュータ10と駆動デバイス19との間に並列に接続されている。各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールは、対応するリレーを介して、互いに直列に接続されている。また、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックスモニタボードの一方の端末は、バッテリーモジュールに対応するバッテリーモジュールモニタボードに接続され、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックスモニタボードの他方の端末は、車両コンピュータ10に接続されている。更に、車両コンピュータ10は、第1パワートランジスタ15、第2パワートランジスタ16、第3パワートランジスタ17、及び第4パワートランジスタ18とも接続されている。 Please refer to FIG. 1 again. The power supply loops of the variable configuration series type battery box are connected in parallel to each other via corresponding power transistors. As a result, the power system of the four variable configuration series battery boxes is configured to supply electric energy to the motor drive 192. The first power transistor 15 is connected in series with the first variable configuration series battery box 11. The second power transistor 16 is connected in series with the second variable configuration series battery box 12. The third power transistor 17 is connected in series with the third variable configuration series battery box 13. The fourth power transistor 18 is connected in series with the fourth variable configuration series battery box 14. The first power transistor 15 and the first variable configuration series battery box 11 connected in series, the second power transistor 16 and the second variable configuration series battery box 12 connected in series, the third power transistor 17 connected in series, and The third variable configuration series battery box 13 and the fourth power transistor 18 and the fourth variable configuration series battery box 14 connected in series are connected in parallel between the vehicle computer 10 and the drive device 19. The battery modules in each variable configuration series battery box are connected in series with each other via corresponding relays. Also, one terminal of the battery box monitor board of each variable configuration series type battery box is connected to the battery module monitor board corresponding to the battery module, and the other terminal of the battery box monitor board of each variable configuration series type battery box is , Connected to the vehicle computer 10. Further, the vehicle computer 10 is also connected to a first power transistor 15, a second power transistor 16, a third power transistor 17, and a fourth power transistor 18.
図2を再び参照する。例として、第1可変構成直列型バッテリーボックス11を取り上げる。バッテリーモジュール111~114において、バイパスループ(符号無し)が各バッテリーモジュールのリレー間に配置されている。バッテリーモジュール111~114のリレーは、バッテリーモジュールに対応するバッテリーモジュールモニタボードによって制御される。バッテリーモジュールモニタボードの制御の下、バッテリーモジュール111~114が、バッテリーモジュールに対応するバッテリーコアストリング又はバッテリーモジュールに対応するバイパスループ(符号無し)に切替可能に接続される。また、かかるバッテリーモジュールのバッテリーモジュールモニタボードは、ソートコントローラ101によりバッテリーボックス交互休止ソートアルゴリズムに従って、制御される。バイパスループがリレーに切替可能に接続されているので、電力系統1の可変構成直列型バッテリーボックスは、内部の直列接続構成を再編成することができる。また、バッテリーモジュールのリレーは、直列接続である4つのバッテリーモジュールと、ソートコントローラ101からの指令に応答して切替可能に接続されている。その結果、対応するバッテリーモジュールを、給電モード休止モード間で切り替える。つまり、対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループに、バッテリーモジュールを追加することも、そこから切り離すこともできる。また、ソートコントローラ101は、個別にパワートランジスタの動作を制御することができる。各パワートランジスタを可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループから個別に切り離すことができるので、可変構成直列型バッテリーボックスのオン/オフ状態は、対応するパワートランジスタのオン/オフ状態に基づいて調整される。その結果、車両コンピュータ10からの指令に基づいて、電気エネルギーを供給する可変構成直列型バッテリーボックスの優先順位を決定することができる。 Reference is again made to FIG. As an example, the first variable configuration series battery box 11 is taken up. In the battery modules 111 to 114, a bypass loop (no symbol) is arranged between the relays of each battery module. The relays of the battery modules 111 to 114 are controlled by a battery module monitor board corresponding to the battery module. Under the control of the battery module monitor board, the battery modules 111 to 114 are switchably connected to a battery core string corresponding to the battery module or a bypass loop (no symbol) corresponding to the battery module. In addition, the battery module monitor board of the battery module is controlled by the sort controller 101 according to the battery box alternate pause sort algorithm. Since the bypass loop is connected to the relay in a switchable manner, the variable configuration series battery box of the power system 1 can reorganize the internal series connection configuration. The battery module relays are connected to four battery modules connected in series in a switchable manner in response to a command from the sort controller 101. As a result, the corresponding battery module is switched between the power supply mode pause modes. In other words, a battery module can be added to or disconnected from the power loop of the corresponding variable configuration series battery box. The sort controller 101 can individually control the operation of the power transistor. Since each power transistor can be individually disconnected from the power loop of the variable configuration series battery box, the ON / OFF state of the variable configuration series battery box is adjusted based on the ON / OFF state of the corresponding power transistor. . As a result, the priority order of the variable configuration series battery box that supplies electric energy can be determined based on a command from the vehicle computer 10.
図3は、本発明の実施形態に係る大型電気自動車の電力系統に対する交互休止バッテリー管理及び制御方法のフローチャートを示している。ステップS11において、車両コンピュータ10は、電気自動車の目標モータ速度を検出又は予測する。モータ速度はモータ192の駆動電圧に比例するので、車両コンピュータ10は、車速の記録及びアクセルペダルの応答に基づいて電気自動車の走行中に次のモータ速度の範囲を予測することができる。車両コンピュータ10は、予測モータ速度範囲に基づいて目標モータ回転速度の範囲を決定する。その結果、電力系統1のモータドライブ191のDCバス電圧は、目標モータ速度範囲の最適化された設定に合うように調整される。この設定によれば、各パワートランジスタのデューティ・サイクルは、短すぎたり長すぎたりすることなく、電力系統1がモータドライブ191に電気エネルギーを供給する理想的なデューティ・サイクルに近くなる。また、モータドライブ191の直流バス電圧は、給電モードにおいて、4つの可変構成直列型バッテリーボックス11~14に直列接続されたバッテリーモジュールの数に関連している。その結果、ステップS11において、モータ速度−必要な電圧間の比例関係に基づいて必要DCバス電圧範囲が、算出され、必要DCバス電圧範囲に基づいてバッテリーモジュールの必要数Nが、算出される。 FIG. 3 shows a flowchart of an alternating pause battery management and control method for a power system of a large electric vehicle according to an embodiment of the present invention. In step S11, the vehicle computer 10 detects or predicts the target motor speed of the electric vehicle. Since the motor speed is proportional to the drive voltage of the motor 192, the vehicle computer 10 can predict the range of the next motor speed during travel of the electric vehicle based on the record of the vehicle speed and the response of the accelerator pedal. The vehicle computer 10 determines a target motor rotation speed range based on the predicted motor speed range. As a result, the DC bus voltage of the motor drive 191 of the power system 1 is adjusted to match the optimized setting of the target motor speed range. According to this setting, the duty cycle of each power transistor is close to the ideal duty cycle at which power system 1 supplies electrical energy to motor drive 191 without being too short or too long. The DC bus voltage of the motor drive 191 is related to the number of battery modules connected in series to the four variable configuration series battery boxes 11 to 14 in the power supply mode. As a result, in step S11, the required DC bus voltage range is calculated based on the proportional relationship between the motor speed and the required voltage, and the required number N of battery modules is calculated based on the required DC bus voltage range.
一方、車両コンピュータ10は、電気自動車の目標モータトルクを検出又は予測する。電気自動車のモータの加速性能は電流の大きさに依存するので、モータ192を駆動させるためのモータドライブ191の電流は、並列接続された可変構成直列型バッテリーボックスの数に制限される。その結果、車両コンピュータ10は、加速モータの能力(すなわち目標モータトルク)を算出する。目標モータトルクに基づいて、車両コンピュータ10は、モータドライブ191の駆動電流範囲を算出し、次の加速又は減速の際の可変構成直列型バッテリーボックスの必要数Cを決定する。 On the other hand, the vehicle computer 10 detects or predicts the target motor torque of the electric vehicle. Since the acceleration performance of the motor of the electric vehicle depends on the magnitude of the current, the current of the motor drive 191 for driving the motor 192 is limited to the number of variable configuration series battery boxes connected in parallel. As a result, the vehicle computer 10 calculates the capacity of the acceleration motor (that is, the target motor torque). Based on the target motor torque, the vehicle computer 10 calculates the drive current range of the motor drive 191 and determines the required number C of variable configuration series battery boxes for the next acceleration or deceleration.
ステップS12では、ソートコントローラ101は、車両コンピュータ10によって得られる、各バッテリーモジュールの充電状態、健康状態、及びバッテリーコアの温度に基づいて、各バッテリーモジュールの対応するモジュールスコアを計算する。そして、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールは、モジュールスコアの順位に基づいてソートされ、そしてバッテリーモジュールソート結果が、得られる。また、モジュールスコアは、各バッテリーモジュールの充電状態、健康状態及び/又は温度情報含む数式によって定義される。限定するものではないが好ましくは、かかる数式は、以下のように表される。 In step S <b> 12, the sort controller 101 calculates a module score corresponding to each battery module based on the charging state, health state, and battery core temperature of each battery module obtained by the vehicle computer 10. Then, the battery modules of each variable configuration series-type battery box are sorted based on the ranking of the module scores, and a battery module sorting result is obtained. In addition, the module score is defined by a mathematical formula including information on the state of charge, health, and / or temperature of each battery module. Preferably, but not exclusively, the mathematical formula is expressed as follows:
式1:(モジュールスコア)=(SOC)−((バッテリーコア温度)×(補正係数)) Formula 1: (module score) = (SOC) − ((battery core temperature) × (correction coefficient))
式2:(モジュールスコア)=((SOC)×(バッテリー寿命低減係数))−((バッテリーコア温度)×(補正係数))
×
Formula 2: (module score) = ((SOC) × (battery life reduction coefficient)) − ((battery core temperature) × (correction coefficient))
×
式3:(モジュールスコア)=((SOC)×(SOH))−((バッテリーコア温度)×(温度上昇補正係数)) Formula 3: (module score) = ((SOC) × (SOH)) − ((battery core temperature) × (temperature increase correction coefficient))
式4:(モジュールスコア)=(SOC)−(((バッテリーコア温度)−(気温))×(温度上昇補正係数)) Formula 4: (module score) = (SOC) − (((battery core temperature) − (air temperature)) × (temperature rise correction coefficient))
式5:(モジュールスコア)=(SOC)−(((バッテリーコア温度)−(バッテリーボックス内部温度))×(補正係数)) Formula 5: (module score) = (SOC) − (((battery core temperature) − (battery box internal temperature)) × (correction coefficient))
式6:(モジュールスコア)=(SOC)−(((バッテリーコア温度)−(理想バッテリーコア温度))×(温度上昇補償係数)) Formula 6: (module score) = (SOC) − (((battery core temperature) − (ideal battery core temperature)) × (temperature rise compensation coefficient))
式7:(モジュールスコア)=(SOC)−(((バッテリーコア温度)−(全てのモジュールにおけるバッテリーコア温度の平均))×(温度上昇補正係数)) Formula 7: (module score) = (SOC) − (((battery core temperature) − (average of battery core temperature in all modules)) × (temperature increase correction coefficient))
式8:(モジュールスコア)=((SOC)×(SOH))−(温度上昇補正係数)×((バッテリーコア温度)−∫(((バッテリ放電量)×(熱損失の比例係数))−((放熱係数)×((バッテリ温度)−(バッテリーボックス内部温度))))) Formula 8: (module score) = ((SOC) × (SOH)) − (temperature rise correction coefficient) × ((battery core temperature) −∫ (((battery discharge amount) × (proportional coefficient of heat loss)) − ((Heat dissipation coefficient) x ((Battery temperature)-(Battery box internal temperature))))))
式9:(モジュールスコア)=((SOC)×(SOH))−((温度上昇補正係数)×((バッテリーコア温度)−(評価バッテリー温度)))2 Formula 9: (module score) = ((SOC) × (SOH)) − ((temperature rise correction coefficient) × ((battery core temperature) − (evaluation battery temperature))) 2
上記の数学式において、((SOC)×(SOH))は、バッテリーモジュールの内部静電容量の真値を計算するものである。すなわち、((SOC)×(SOH))は、充電状態(SOC)且つ健康状態(SOH)にある製品である。式7及び式8において、ソートコントローラ101は、バッテリーモジュールの温度上昇が異常であるか否かを判断する。一般的に、バッテリーコアの温度が異常に高いバッテリーモジュールは、バッテリーコアの温度が正常なバッテリーモジュールに比して、より低いモジュールスコアを有することになる。また、いくつかのバッテリーモジュールにおけるバッテリーコアの温度がほぼ等しければ、静電容量がより高い(すなわち、モジュールスコアがより高い)バッテリーモジュールが、電気エネルギーを供給するように優先される。上記の数式から、バッテリーモジュールのモジュールスコアは、充電状態(SOC)と正の相関を有し、バッテリーモジュールの温度上昇曲線に関連し、バッテリーモジュールのバッテリーコア温度と負の相関を有することが分かる。 In the above mathematical formula, ((SOC) × (SOH)) calculates the true value of the internal capacitance of the battery module. That is, ((SOC) × (SOH)) is a product in a charged state (SOC) and a healthy state (SOH). In Expression 7 and Expression 8, the sort controller 101 determines whether or not the battery module temperature rise is abnormal. In general, a battery module having an abnormally high battery core temperature has a lower module score than a battery module having a normal battery core temperature. Also, if the temperature of the battery core in some battery modules is approximately equal, a battery module with higher capacitance (ie, higher module score) is prioritized to supply electrical energy. From the above formula, it can be seen that the module score of the battery module has a positive correlation with the state of charge (SOC), is related to the temperature rise curve of the battery module, and has a negative correlation with the battery core temperature of the battery module. .
ステップS12の後には、ステップS13が実行される。すなわち、ソートコントローラ101が各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールをソートした後に、ソートコントローラ101は、バッテリーモジュールソート結果及びステップS11で算出されたバッテリーモジュールの必要数Nに基づいて、モジュールスコアの最も高い方からN個のバッテリーモジュールを選択する。また、これらの選択されたバッテリーモジュールにおけるリレーは、バッテリーモジュールに対応するバッテリーモジュールモニタボードによって制御される。その結果、これらの選択されたバッテリーモジュールにおけるリレーは、バッテリーモジュールに対応するバッテリーコアストリングと接続されている。こうして、選択されたバッテリーモジュールは、対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループに追加され、電源電圧が調整される。また、ソートコントローラ101から非選択のバッテリーモジュールのバッテリーモジュールモニタボードへの指令に応答して、非選択のバッテリーモジュールのリレーがバイパスループに接続される。その結果、非選択のバッテリーモジュールは、休止モードとなるように、対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループから断絶される。 Step S13 is executed after step S12. That is, after the sort controller 101 sorts the battery modules of each variable configuration serial battery box, the sort controller 101 determines the module score based on the battery module sort result and the required number N of battery modules calculated in step S11. Select N battery modules from the highest. The relays in these selected battery modules are controlled by a battery module monitor board corresponding to the battery module. As a result, the relays in these selected battery modules are connected to the battery core string corresponding to the battery module. Thus, the selected battery module is added to the power loop of the corresponding variable configuration series battery box, and the power supply voltage is adjusted. In response to a command from the sort controller 101 to the battery module monitor board of the non-selected battery module, the relay of the non-selected battery module is connected to the bypass loop. As a result, the non-selected battery module is disconnected from the power loop of the corresponding variable configuration series battery box so as to enter the sleep mode.
ステップS13の後には、ステップS14が実行される。バッテリーモジュールソート結果及びバッテリーモジュールの必要数Nに基づいて各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールが有効化された後に、ソートコントローラ101は、各可変構成直列型バッテリーボックスにおける有効なバッテリーモジュールのモジュールスコアを蓄積する。かかるモジュールスコアの蓄積結果は、対応する可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアと定義される。そして、可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアに基づいてバッテリーボックスソート結果が、得られる。 After step S13, step S14 is executed. After the battery modules of each variable configuration series-type battery box are activated based on the battery module sort result and the required number N of battery modules, the sort controller 101 performs a module of valid battery modules in each variable configuration series-type battery box. Accumulate the score. The module score accumulation result is defined as the battery box score of the corresponding variable configuration series battery box. Then, a battery box sort result is obtained based on the battery box score of the variable configuration series battery box.
ステップS14の後には、ステップS15が実行される。すなわち、ソートコントローラ101が可変構成直列型バッテリーボックスについてのバッテリーボックスソート結果を得た後に、ソートコントローラ101は、ステップS11において計算されたバッテリーボックスのバッテリーボックスソート結果及びバッテリーボックスの必要数Cに基づいて、C個のバッテリーボックスを選択する。更に、選択されたバッテリーボックスに対応するパワートランジスタが、ソートコントローラ101により制御される。その結果、最も高いスコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスは、車両駆動需要に合わせた電力系統を構成するように、対応するパワートランジスタを介して駆動デバイス19と接続される。更に、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックス(すなわち、最も低いバッテリーボックススコアを有する)に対応するパワートランジスタも、ソートコントローラ101により制御される。その結果、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックスは、駆動デバイス19から断絶され、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックスは、休止モードとなる。本発明の交互休止バッテリー管理及び制御方法によって、最も低いバッテリーボックスを有する可変構成直列型バッテリーボックスは、電気エネルギーを供給しないように優先される。その結果、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュール全体で充電されたエネルギーの均衡を取ることができる。更に、最も低いバッテリーボックススコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスを使用しないため、オーバーヒートや過放電を無くすことができる。 After step S14, step S15 is executed. That is, after the sort controller 101 obtains the battery box sort result for the variable configuration series battery box, the sort controller 101 determines the battery box sort result of the battery box calculated in step S11 and the required number C of battery boxes. To select C battery boxes. Further, the power controller corresponding to the selected battery box is controlled by the sort controller 101. As a result, the variable configuration series-type battery box having the highest score is connected to the driving device 19 via the corresponding power transistor so as to configure an electric power system that meets the vehicle driving demand. Furthermore, the sort controller 101 also controls the power transistors corresponding to the unusable variable configuration series battery box (that is, having the lowest battery box score). As a result, the unusable variable configuration series-type battery box is disconnected from the drive device 19, and the unusable variable configuration series-type battery box enters the sleep mode. Due to the alternating pause battery management and control method of the present invention, the variable configuration series battery box having the lowest battery box is prioritized so as not to supply electrical energy. As a result, it is possible to balance the energy charged in the entire battery module of each variable configuration series battery box. Furthermore, since the variable configuration series battery box having the lowest battery box score is not used, overheating and overdischarge can be eliminated.
上記説明の通り、本発明の交互休止バッテリー管理及び制御方法によって、電力系統の全ての可変構成直列型バッテリーボックスにおける残存する電気エネルギー量を、可能な限り近い値とすることができる。なお、同じ可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールは、ほぼ同一の充電状態を有するので、何れのバッテリーモジュールの充電状態についても、低すぎて過放電保護状態に突入することはない。すなわち、各バッテリーモジュールは、十分な電源電圧を供給することができる。更に、本発明の方法及び電力系統によって、バッテリーモジュール及び可変構成直列型バッテリーボックスの寿命は、大幅に延長される。 As described above, the amount of electric energy remaining in all the variable configuration series type battery boxes of the power system can be made as close as possible by the alternating pause battery management and control method of the present invention. In addition, since the battery modules in the same variable configuration series-type battery box have substantially the same charging state, the charging state of any battery module is too low to enter the overdischarge protection state. That is, each battery module can supply a sufficient power supply voltage. Furthermore, the lifetime of the battery module and the variable configuration series battery box is greatly extended by the method and power system of the present invention.
これより、本発明の交互休止バッテリー管理及び制御方法の動作を、以下の表1を参照しながら説明する。表1において、第1可変構成直列型バッテリーボックスを、バッテリーボックス1と略し、第2可変構成直列型バッテリーボックスを、バッテリーボックス2と略し、第3可変構成直列型バッテリーボックスを、バッテリーボックス3と略し、第4可変構成直列型バッテリーボックスを、バッテリーボックス4と略すものとする。更に、各可変構成直列型バッテリーボックスにおける第1バッテリーモジュール、第2バッテリーモジュール、第3バッテリーモジュール、及び第4バッテリーモジュールを、モジュール1、モジュール2、モジュール3、及びモジュール4とそれぞれ略すものとする。ステップS11の計算結果によると、バッテリーモジュールの必要数N及び可変構成直列型バッテリーボックスの必要数Cは、それぞれ2及び3である。続いてステップS12において、モジュールスコアを計算し且つソートする。例えば、バッテリーボックス1におけるモジュール1、モジュール2、モジュール3、及びモジュール4のモジュールスコアは、それぞれ40、38、30、及び32である。その結果、バッテリーモジュールソート結果について、バッテリーボックス1におけるモジュール1、モジュール2、モジュール3、及びモジュール4の順位は、それぞれ1、2、4、及び3であることが示されている。残りについても同様に類推することができる。同様にまた、バッテリーボックス2〜4のモジュールスコアを計算し且つソートし、かかるバッテリーモジュールソート結果を、表1に示す。全てのバッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールソート結果が得られたら、ステップS13を実行する。すなわち、ソートコントローラは、バッテリーモジュールの必要数N及びバッテリーモジュールソート結果に基づいて、N個のバッテリーモジュールを有効化する。再び表1を参照する。バッテリーボックス1において、モジュール1、及びモジュール2は、給電モードとなるように対応するリレーを介してバッテリーコアストリングと接続され、モジュール3、及びモジュール4は、休止モードとなるように対応するリレーを介して、バイパスループと接続される。同様に、バッテリーボックス2において、モジュール2、及びモジュール3は、給電モードとなるように対応するリレーを介してバッテリーコアストリングと接続され、モジュール1、及びモジュール4は、休止モードとなるように対応するリレーを介してバイパスループと接続される。同様に、バッテリーボックス3において、モジュール4、及びモジュール1は、給電モードとなるように、対応するリレーを介してバッテリーコアストリングと接続され、モジュール2は、休止モードとなるように、対応するリレーを介してバイパスループと接続される。同様に、バッテリーボックス4において、モジュール2、及びモジュール3は、給電モードとなるように、対応するリレーを介してバッテリーコアストリングと接続され、モジュール2、及びモジュール4は、休止モードとなるように、対応するリレーを介してバイパスループと接続される。 The operation of the alternating pause battery management and control method of the present invention will now be described with reference to Table 1 below. In Table 1, the first variable configuration series battery box is abbreviated as battery box 1, the second variable configuration series battery box is abbreviated as battery box 2, and the third variable configuration series battery box is designated as battery box 3. For brevity, the fourth variable configuration series battery box is abbreviated as the battery box 4. Further, the first battery module, the second battery module, the third battery module, and the fourth battery module in each variable configuration series battery box are abbreviated as module 1, module 2, module 3, and module 4, respectively. . According to the calculation result of step S11, the required number N of battery modules and the required number C of variable configuration series battery boxes are 2 and 3, respectively. In step S12, module scores are calculated and sorted. For example, the module scores of the module 1, the module 2, the module 3, and the module 4 in the battery box 1 are 40, 38, 30, and 32, respectively. As a result, the battery module sorting results indicate that the ranks of module 1, module 2, module 3, and module 4 in the battery box 1 are 1, 2, 4, and 3, respectively. The rest can be similarly analogized. Similarly, the module scores of the battery boxes 2 to 4 are calculated and sorted, and the battery module sorting result is shown in Table 1. When the battery module sort results in all the battery boxes are obtained, step S13 is executed. That is, the sort controller validates N battery modules based on the required number N of battery modules and the battery module sort result. Refer to Table 1 again. In the battery box 1, the module 1 and the module 2 are connected to the battery core string via the corresponding relay so as to be in the power supply mode, and the module 3 and the module 4 are connected to the corresponding relay so as to be in the sleep mode. And is connected to a bypass loop. Similarly, in the battery box 2, the module 2 and the module 3 are connected to the battery core string via the corresponding relay so as to be in the power supply mode, and the module 1 and the module 4 are corresponding to be in the sleep mode. Connected to the bypass loop through a relay. Similarly, in the battery box 3, the module 4 and the module 1 are connected to the battery core string via the corresponding relay so as to be in the power supply mode, and the module 2 is connected to the corresponding relay so as to be in the sleep mode. And is connected to a bypass loop. Similarly, in the battery box 4, the module 2 and the module 3 are connected to the battery core string via the corresponding relay so that the power supply mode is set, and the module 2 and the module 4 are set to the sleep mode. , Connected to the bypass loop through a corresponding relay.
バッテリーモジュールソート結果に基づいて、全てのバッテリーボックスのバッテリーモジュールが有効なら、ステップS14を実行する。すなわち、ソートコントローラは、有効なバッテリーモジュールのモジュールスコアに基づいて、対応するバッテリーボックスのバッテリーボックススコアを計算し、そして、バッテリーボックスソート結果を生成する。本実施形態において、バッテリーボックス1のスコアは、モジュール1、及びモジュール2の合計スコア(すなわち78点)と等しく、バッテリーボックス2のスコアは、モジュール2、及びモジュール3の合計スコア(すなわち、76点)と等しく、バッテリーボックス3のスコアは、モジュール4、及びモジュール1の合計のスコア(すなわち、77点)と等しく、バッテリーボックス4のスコアは、モジュール1、及びモジュール3の合計スコア(すなわち、75点)と等しい。バッテリーボックスソート結果として、降順に、バッテリー1、バッテリー3、バッテリー2、及びバッテリー4のスコアが示されている。すなわち、バッテリーボックス4は、最も低いバッテリーボックススコアを有するバッテリーボックスである。その結果、ステップS15において、最も低いバッテリーボックススコアを有する少なくとも1つの可変構成直列型バッテリーボックスが、休止モードとなるように制御される。つまり、本実施形態では、バッテリーボックス4が、ソートコントローラの制御によって休止モードとなるが、別のバッテリーボックスは通常の給電モードにある。その結果、全体の充電エネルギーを均衡化し且つバッテリーの寿命を伸ばすという目的を達成することができる。 If the battery modules of all the battery boxes are valid based on the battery module sort result, step S14 is executed. That is, the sort controller calculates a battery box score of a corresponding battery box based on a module score of a valid battery module, and generates a battery box sort result. In this embodiment, the score of battery box 1 is equal to the total score of module 1 and module 2 (ie, 78 points), and the score of battery box 2 is the total score of module 2 and module 3 (ie, 76 points). ), The score of battery box 3 is equal to the total score of module 4 and module 1 (ie, 77 points), and the score of battery box 4 is the total score of module 1 and module 3 (ie, 75 points). Equal to point). As the battery box sort result, the scores of battery 1, battery 3, battery 2, and battery 4 are shown in descending order. That is, the battery box 4 is a battery box having the lowest battery box score. As a result, in step S15, at least one variable configuration series-type battery box having the lowest battery box score is controlled to be in the sleep mode. In other words, in this embodiment, the battery box 4 is in the sleep mode under the control of the sort controller, but the other battery box is in the normal power supply mode. As a result, the objective of balancing the overall charging energy and extending battery life can be achieved.
電気自動車の走行中は、モータ速度によってバッテリーモジュールの必要数Nが変更され、それにより、バッテリーボックスソート結果も合わせて変更される。すなわち、優先度の最も高いバッテリーボックスも変更されることになる。例えば、それ電気自動車の速度が高く、その結果モータ速度がより速い場合、バッテリーモジュールの必要数Nは変更される。この状況の下では、たとえ全てのバッテリーモジュールのモジュールスコア及びバッテリーモジュールソート結果が変更されない場合でも、バッテリーボックスソート結果は変更されることがあり得る。これより、本発明の別の交互休止バッテリー管理及び制御方法の動作を、以下の表2を参照しながら説明する。表1では、N=2であるのに対して表2ではN=3である。表2では、バッテリーボックス1のスコアはモジュール1、モジュール2及び、モジュール4の合計スコア(すなわち、110点)と等しく、バッテリーボックス2のスコアは、モジュール2、モジュール3、及びモジュール1の合計スコア(すなわち112点)と等しく、バッテリーボックス3のスコアは、モジュール4、モジュール1、及びモジュール3の合計スコア(すなわち、109点)と等しく、バッテリーボックス4のスコアは、モジュール1、モジュール3、及びモジュール2の合計スコア(すなわち、111点)と等しい。
バッテリーボックスソート結果として、降順に、バッテリー2、バッテリー4、バッテリー1、及びバッテリー3のスコアが示されている。すなわち、バッテリーボックス3は、最も低いバッテリーボックススコアを有するバッテリーボックスである。すなわち、休止モードのバッテリーボックスは、バッテリーボックス4(表1)からバッテリーボックス3に切り替えられる(表2)。 As the battery box sort result, the scores of the battery 2, the battery 4, the battery 1, and the battery 3 are shown in descending order. That is, the battery box 3 is a battery box having the lowest battery box score. That is, the battery box in the sleep mode is switched from the battery box 4 (Table 1) to the battery box 3 (Table 2).
上記の通り、バッテリーボックスソート結果は、車両駆動需要及びバッテリーモジュールスコア結果に基づいて、リアルタイムに変更される。バッテリーボックス交互休止ソート処理によって、全てのバッテリーモジュールにおける放電条件が制御されるので、電力系統の全てのバッテリーボックスにおける残存する電気エネルギー量が略等しくなり、各バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの残存する電気エネルギー量も略等しくなる。その結果、何れのバッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールも過放電保護状態を突入するほどに電圧が低くなることはない。
図4は、本発明の別の実施形態に係る大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法のフローチャートを示している。ステップS21において、車両コンピュータ10は、電気自動車の目標モータ速度を検出又は予測する。モータ速度が、モータ192の駆動電圧に比例するので、車両コンピュータ10は、電気自動車の走行中に、車速及びアクセルペダルの応答記録に基づいてその後のモータ速度範囲を予測できる。車両コンピュータ10は、予測されたモータ速度範囲に基づいて、目標モータ速度範囲を決定する。その結果、電力系統1のモータドライブ191のDCバス電圧は、目標モータ速度範囲の最適化された設定に合うように調整される。この設定によれば、電力系統1がモータドライブ191に電気エネルギーを供給する際には、各パワートランジスタのデューティ・サイクルは、短すぎることも長すぎることもなく理想的なデューティ・サイクルに近くなる。更に、モータドライブ191のDCバス電圧は、給電モードである4つの可変構成直列型バッテリーボックス11〜14における互いに直列接続されたバッテリーモジュールの数と関連する。その結果、ステップS21では、必要なDCバス電圧範囲は、モータ速度と必要な電圧の間の比例した関係に基づいて計算され、バッテリーモジュールの必要数Nは、必要なDCバス電圧範囲に基づいて計算される。 FIG. 4 shows a flowchart of an alternating pause battery management and control method for a power system of a large electric vehicle according to another embodiment of the present invention. In step S21, the vehicle computer 10 detects or predicts the target motor speed of the electric vehicle. Since the motor speed is proportional to the drive voltage of the motor 192, the vehicle computer 10 can predict the subsequent motor speed range based on the vehicle speed and the response record of the accelerator pedal while the electric vehicle is running. The vehicle computer 10 determines a target motor speed range based on the predicted motor speed range. As a result, the DC bus voltage of the motor drive 191 of the power system 1 is adjusted to match the optimized setting of the target motor speed range. According to this setting, when the power system 1 supplies electric energy to the motor drive 191, the duty cycle of each power transistor is close to an ideal duty cycle without being too short or too long. . Further, the DC bus voltage of the motor drive 191 is related to the number of battery modules connected in series in the four variable configuration series battery boxes 11 to 14 in the power supply mode. As a result, in step S21, the required DC bus voltage range is calculated based on a proportional relationship between the motor speed and the required voltage, and the required number N of battery modules is calculated based on the required DC bus voltage range. Calculated.
一方で、車両コンピュータ10は、電気自動車の目標モータトルクについても検出又は予測する。電気自動車のモータの加速性能は電流の大きさに依存するので、モータ192を動かすモータドライブ191の電流は、互いに並列接続された可変構成直列型バッテリーボックスの数により制限される。その結果、車両コンピュータ10は、モータの加速性能(すなわち目標モータトルク)を計算する。車両コンピュータ10は、目標モータトルクに基づいてその後の加速又は減速の際の、モータドライブ191の駆動電流範囲を計算し且つ可変構成直列型バッテリーボックスの必要数Cを設定する。 On the other hand, the vehicle computer 10 also detects or predicts the target motor torque of the electric vehicle. Since the acceleration performance of the motor of the electric vehicle depends on the magnitude of the current, the current of the motor drive 191 that moves the motor 192 is limited by the number of variable configuration series battery boxes connected in parallel to each other. As a result, the vehicle computer 10 calculates the acceleration performance (that is, the target motor torque) of the motor. The vehicle computer 10 calculates the drive current range of the motor drive 191 during subsequent acceleration or deceleration based on the target motor torque, and sets the required number C of variable configuration series battery boxes.
そして、ステップS22において、車両コンピュータ10は、温度保護処理を実行し、これにより各バッテリーモジュールの温度を検出する。温度閾値よりバッテリーモジュールの温度が高い場合は、そのバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識し、バッテリーモジュールスコアは考慮されないものとされる。 And in step S22, the vehicle computer 10 performs a temperature protection process, and detects the temperature of each battery module by this. When the temperature of the battery module is higher than the temperature threshold, the battery module is recognized as an unusable battery module, and the battery module score is not considered.
ステップS23において、ソートコントローラ101は、各バッテリーモジュールの充電状態に基づくモジュールスコア、各バッテリーモジュールの健康状態、及びバッテリーコア温度を計算し、これらは、車両コンピュータ10に送信される。そして、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールがモジュールスコアのランクに基づいてソートされ、バッテリーモジュールソート結果が得られる。更に、モジュールスコアは、充電状態、健康の状態及び/又は各バッテリーモジュールの温度情報を含む数式によって定義される。好ましくは、上記数式1〜9のように表現されるが、これに限定されるものではない。 In step S <b> 23, the sort controller 101 calculates a module score based on the charging state of each battery module, the health state of each battery module, and the battery core temperature, and these are transmitted to the vehicle computer 10. Then, the battery modules of each variable configuration series battery box are sorted based on the rank of the module score, and a battery module sorting result is obtained. Furthermore, the module score is defined by a mathematical formula that includes the state of charge, health status, and / or temperature information for each battery module. Preferably, it is expressed as Equations 1-9 above, but is not limited to this.
ステップS23の後には、ステップS24が実行される。すなわち、ソートコントローラ101は、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールをソートした後に、ソートコントローラ101は、温度保護処理を通過しステップS21において計算されたバッテリーモジュールソート結果及びバッテリーモジュールの必要数Nに基づいて、モジュールスコアが最も高い方からN個のバッテリーモジュールを選択する。更に、これらの選択されたバッテリーモジュールのリレーは、対応するバッテリーモジュールにおけるバッテリーモジュールモニタボードにより制御される。その結果、これらの選択されたバッテリーモジュールのリレーは、対応するバッテリーモジュールのバッテリーコアストリングに接続される。このような方法において、選択されたバッテリーモジュールは、対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループに追加されて、電源電圧が調整される。更に、ソートコントローラ101から非選択のバッテリーモジュールのバッテリーモジュールモニタボード又は温度保護処理において使用不可とされたバッテリーモジュールに指令が送られ、この指令によって、リレーがバイパスループと接続される。その結果、非選択のバッテリーモジュール又は使用不可のバッテリーモジュールは、休止モードとなるように対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループから切り離される。 Step S24 is executed after step S23. That is, after the sort controller 101 sorts the battery modules in each variable configuration series battery box, the sort controller 101 passes through the temperature protection process, and the battery module sort result calculated in step S21 and the required number N of battery modules. Based on the above, N battery modules having the highest module score are selected. Furthermore, the relays of these selected battery modules are controlled by the battery module monitor board in the corresponding battery module. As a result, the relays of these selected battery modules are connected to the battery core strings of the corresponding battery modules. In such a method, the selected battery module is added to the power loop of the corresponding variable configuration series battery box, and the power supply voltage is adjusted. Further, a command is sent from the sort controller 101 to the battery module monitor board of the non-selected battery module or the battery module disabled in the temperature protection process, and the relay is connected to the bypass loop by this command. As a result, the unselected battery module or the unusable battery module is disconnected from the power loop of the corresponding variable configuration series battery box so as to enter the sleep mode.
ステップS24の後には、ステップS25が実行される。バッテリーモジュールソート結果及びバッテリーモジュールの必要数Nに基づいて、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールが有効化されると、ソートコントローラ101は、各可変構成直列型バッテリーボックスの有効なバッテリーモジュールのモジュールスコアを蓄積する。モジュールスコアの蓄積された結果は、対応する可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアと定義される。そして、可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアに基づいて、バッテリーボックスソート結果が得られる。 Step S25 is executed after step S24. When the battery module of each variable configuration series-type battery box is activated based on the battery module sort result and the required number N of battery modules, the sort controller 101 sets the effective battery module of each variable configuration series-type battery box. Accumulate module scores. The accumulated result of the module score is defined as the battery box score of the corresponding variable configuration series battery box. The battery box sort result is obtained based on the battery box score of the variable configuration series battery box.
ステップS25の後には、ステップS26が実行される。すなわち、ソートコントローラ101が可変構成直列型バッテリーボックスについてのバッテリーボックスソート結果を得ると、ソートコントローラ101は、バッテリーボックスソート結果及び及びステップS21において計算されたバッテリーボックスの必要数Cに基づいてC個のバッテリーボックスを選択する。更に、選択されたバッテリーボックスに対応するパワートランジスタが、ソートコントローラ101により制御される。その結果、最も高いスコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスは、対応するパワートランジスタを介して駆動デバイス19と接続され、これにより、車両駆動需要に合う電力系統を構成する。更に、また、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックス(すなわち、最も低いバッテリーボックススコアを有する)に対応するパワートランジスタも、ソートコントローラ101により制御される。その結果、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックスは、駆動デバイス19から断絶され、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックスは休止モードとなる。本発明の交互休止バッテリー管理及び制御方法を用いることで最も低いバッテリーボックススコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスは、電気エネルギーの供給を停止するように優先される。その結果、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの全体の蓄積エネルギーを均衡させることができる。更に、最も低いバッテリーボックススコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスが使用不可にされるので、オーバーヒート又は過放電の問題が解決される。 Step S26 is executed after step S25. That is, when the sort controller 101 obtains the battery box sort result for the variable configuration series-type battery box, the sort controller 101 performs C based on the battery box sort result and the necessary number C of battery boxes calculated in step S21. Select the battery box. Further, the power controller corresponding to the selected battery box is controlled by the sort controller 101. As a result, the variable configuration series battery box having the highest score is connected to the drive device 19 via the corresponding power transistor, thereby configuring an electric power system that meets the vehicle drive demand. In addition, the sort controller 101 also controls the power transistors corresponding to the unusable variable configuration series battery box (ie, having the lowest battery box score). As a result, the unusable variable configuration series-type battery box is disconnected from the drive device 19, and the unusable variable configuration series-type battery box enters the sleep mode. The variable configuration series battery box having the lowest battery box score by using the alternate battery management and control method of the present invention is prioritized to stop the supply of electrical energy. As a result, the total stored energy of the battery modules in each variable configuration series battery box can be balanced. In addition, the variable configuration series battery box with the lowest battery box score is disabled, thus overheating or overdischarge problems are solved.
図3の実施形態とは異なり、本実施形態の交互休止バッテリー管理及び制御方法は、温度保護処理を更に含む。そして、より高い温度を有するバッテリーモジュールが電源ループから切り離されるので、安全走行性や全体の効率は、バッテリーモジュールによる悪影響を受けない。 Unlike the embodiment of FIG. 3, the alternating dormant battery management and control method of this embodiment further includes a temperature protection process. Since the battery module having a higher temperature is disconnected from the power supply loop, the safe driving performance and the overall efficiency are not adversely affected by the battery module.
上記説明の通り、本発明は、大型電気自動車の電力系統及び交互休止バッテリー管理を実現するものである。上述の通り、バッテリーモジュールにバッテリーの劣化生じている場合は、バッテリーモジュールの電力消費量は異なるものとなる。この状況下では、いくつかのバッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールは、多くの残存する電気エネルギーを有するが、別のいくつかのバッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールは、過放電保護モードに突入しているので、バッテリーモジュール及びバッテリーボックスの寿命が、短くなってしまう。本発明の電力系統及び方法では、上記の問題を効果的に解決できる。また、スコアを計算する数式では、温度上昇補償係数が考慮されている。高い温度を有するバッテリーモジュールは、電気エネルギーを供給すべき優先度が低いため、電力系統の全体の性能としては温度の悪影響を受けない。更に、より高い温度を有するバッテリーモジュールが使用不可のバッテリーモジュールとして認識されて、そのバッテリーモジュールスコアが考慮されないため、より高い温度を有するバッテリーモジュールは、安全走行性に影響せず、全体としての効率を悪化させることもない。更に、電力系統における全てのバッテリーモジュールの充電エネルギーは均衡されているため、バッテリーモジュールの効率性及び大型電気自動車の耐久性が、大幅に向上する。更に、バッテリーボックス交互休止ソート処理及び可変構成直列型バッテリーボックスにおける内部の直列接続構成の再編成を実行することによって、全てのバッテリーモジュールの放電条件を調整することができる。たとえバッテリーモジュールにバッテリー劣化が生じたり蓄電されたエネルギー差が非常に大きくても、全てのバッテリーモジュールの放電条件は、ソート結果に関するリアルタイムの動的情報に基づいて調整される。その結果、電気自動車が走行している間、電力系統における全てのバッテリーボックスの残存する電気エネルギー量は、略等しく、各バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの残存する電気エネルギー量も、略等しい。理想的には、電気自動車が充電ステーションに戻るときに、全てのバッテリーモジュールにおける残存する電気エネルギー量は等しい。更に、バッテリーボックスの交互休止のソート処理及び可変構成直列型のバッテリーボックスの構成に係る内部の直列接続構成の再編成を実行することにより、何れのバッテリーボックスのバッテリーモジュールの電圧も、過放電保護状態に突入するほどに低くなることはない。 As described above, the present invention realizes a power system and alternating pause battery management of a large electric vehicle. As described above, when battery deterioration occurs in the battery module, the power consumption of the battery module is different. Under this circumstance, battery modules in some battery boxes have a lot of residual electrical energy, but battery modules in some other battery boxes have entered the over discharge protection mode, so the battery modules And the life of the battery box is shortened. The power system and method of the present invention can effectively solve the above problems. In addition, the temperature increase compensation coefficient is taken into consideration in the mathematical formula for calculating the score. Since the battery module having a high temperature has a low priority for supplying electric energy, the overall performance of the power system is not adversely affected by the temperature. Furthermore, since a battery module having a higher temperature is recognized as an unusable battery module and its battery module score is not taken into account, the battery module having a higher temperature does not affect the safe driving performance and the overall efficiency. Does not worsen. Furthermore, since the charging energy of all the battery modules in the power system is balanced, the efficiency of the battery modules and the durability of the large electric vehicle are greatly improved. Furthermore, the discharge condition of all the battery modules can be adjusted by executing the battery box alternating rest sort process and the rearrangement of the internal series connection configuration in the variable configuration series battery box. Even if the battery module deteriorates or the stored energy difference is very large, the discharge conditions of all the battery modules are adjusted based on real-time dynamic information about the sorting result. As a result, while the electric vehicle is running, the amount of electric energy remaining in all the battery boxes in the power system is substantially equal, and the amount of electric energy remaining in the battery modules in each battery box is also substantially equal. Ideally, the amount of electrical energy remaining in all battery modules is equal when the electric vehicle returns to the charging station. In addition, the battery module voltage of any battery box can be protected against over-discharge by executing the alternating processing of the battery box alternating reconfiguration and reorganization of the internal series connection configuration relating to the configuration of the variable configuration series type battery box. It won't be low enough to enter the state.
1: 電力系統
10: 車両コンピュータ
101: ソートコントローラ
11: 第1可変構成直列型バッテリーボックス
110: 第1バッテリーボックスモニタボード
111: 第1バッテリーモジュール
1111: 第1バッテリーコアストリング
1112: 第1バッテリーモジュールモニタボード
1113: リレー
1114: リレー
112: 第2バッテリーモジュール
1121: 第2バッテリーコアストリング
1122: 第2バッテリーモジュール監視ボード
1123: リレー
1124: リレー
113: 第3バッテリーモジュール
1131: 第3バッテリーコアストリング
1132: 第3バッテリーモジュール監視ボード
1133: リレー
1134: リレー
114: 第4バッテリーモジュール
1141: 第4バッテリーコアストリング
1142: 第4バッテリーモジュール監視ボード
1143: リレー
1144: リレー
12: 第2可変構成直列型バッテリーボックス
120: 第2バッテリーボックスモニタボード
121: 第1バッテリーモジュール
122: 第2バッテリーモジュール
123: 第3バッテリーモジュール
124: 第4バッテリーモジュール
13: 第3可変構成直列型バッテリーボックス
130: バッテリーボックスモニタボード
131: 第1バッテリーモジュール
132: 第2バッテリーモジュール
133: 第3バッテリーモジュール
134: 第4バッテリーモジュール
14: 第4可変構成直列型バッテリーボックス
140: バッテリーボックスモニタボード
141: 第1バッテリーモジュール
142: 第2バッテリーモジュール
143: 第3バッテリーモジュール
144: 第4バッテリーモジュール
15: 第1パワートランジスタ
16: 第2パワートランジスタ
17: 第3パワートランジスタ
18: 第4パワートランジスタ
19: 駆動デバイス
191: モータドライブ
192: モータ
1: power system 10: vehicle computer 101: sort controller 11: first variable configuration series battery box 110: first battery box monitor board 111: first battery module 1111: first battery core string 1112: first battery module monitor Board 1113: Relay 1114: Relay 112: Second battery module 1121: Second battery core string 1122: Second battery module monitoring board 1123: Relay 1124: Relay 113: Third battery module 1131: Third battery core string 1132: Second 3 battery module monitoring board 1133: relay 1134: relay 114: fourth battery module 1141: fourth battery core string 1142: Fourth battery module monitoring board 1143: Relay 1144: Relay 12: Second variable configuration series battery box 120: Second battery box monitor board 121: First battery module 122: Second battery module 123: Third battery Module 124: Fourth battery module 13: Third variable configuration series battery box 130: Battery box monitor board 131: First battery module 132: Second battery module 133: Third battery module 134: Fourth battery module 14: Fourth 4 variable configuration series type battery box 140: battery box monitor board 141: first battery module 142: second battery module 143: first Battery Module 144: fourth battery module 15: first power transistor 16: second power transistors 17: third power transistors 18: fourth power transistors 19: drive device 191: Motor drive 192: motor
Claims (13)
前記大型電気自動車の電力系統は、車両コンピュータと、複数の可変構成直列型バッテリーボックスと、駆動デバイスを備え、
前記車両コンピュータは、ソートコントローラを有し、
前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスは、互いに並列接続され、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスのそれぞれは、互いに直列接続された複数のバッテリーモジュールを備え、
前記交互休止バッテリー管理及び制御方法は、ステップ(a)〜(f)を備え、
ステップ(a)では、前記駆動デバイスの車両駆動需要に基づいて、前記車両コンピュータが、前記バッテリーモジュールの必要数及び前記可変構成直列型バッテリーボックスの必要数を計算し、
ステップ(b)では、前記車両コンピュータが、温度保護処理を実行し、これにより、より高い温度を有するバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識し、
ステップ(c)では、前記ソートコントローラが、全ての前記バッテリーモジュールのモジュールスコアを計算し、当該モジュールスコアに基づいて前記各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールソート結果を生成し、
ステップ(d)では、前記ソートコントローラが、前記バッテリーモジュールの必要数及び前記各可変構成直列型バッテリーボックスにおける前記バッテリーモジュールソート結果に基づいて、前記各可変構成直列型バッテリーボックスにおいて前記モジュールスコアが最も高い方から前記必要数のバッテリーモジュールを有効化し、
ステップ(e)では、前記ソートコントローラが、前記各可変構成直列型バッテリーボックスにおける有効な前記バッテリーモジュールのモジュールスコアに基づいて前記各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアを計算し、当該バッテリーボックススコアに基づいてバッテリーボックスソート結果を生成し、
ステップ(f)では、前記ソートコントローラが、前記バッテリーボックスソート結果において最下位にランク付けられた少なくとも1つの前記可変構成直列型バッテリーボックスを休止モードとなるように制御する、
大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法。 An alternating pause battery management and control method for a large electric vehicle power system comprising:
The power system of the large electric vehicle includes a vehicle computer, a plurality of variable configuration series battery boxes, and a drive device,
The vehicle computer has a sort controller,
The plurality of variable configuration series-type battery boxes are connected in parallel to each other, and each of the plurality of variable configuration series-type battery boxes includes a plurality of battery modules connected in series to each other,
The alternating pause battery management and control method comprises steps (a) to (f),
In step (a), based on the vehicle drive demand of the drive device, the vehicle computer calculates the required number of the battery modules and the required number of the variable configuration series battery boxes,
In step (b), the vehicle computer performs a temperature protection process, thereby recognizing a battery module having a higher temperature as an unusable battery module,
In step (c), the sort controller calculates module scores for all the battery modules, and generates battery module sort results for each of the variable configuration series battery boxes based on the module scores.
In step (d), the sort controller determines that the module score is the highest in each variable configuration series battery box based on the required number of battery modules and the battery module sort result in each variable configuration series battery box. Activate the required number of battery modules from the highest,
In step (e), the sort controller calculates a battery box score of each of the variable configuration series type battery boxes based on a module score of the battery module that is valid in each of the variable configuration series type battery boxes. Generate battery box sort result based on score,
In step (f), the sort controller controls at least one of the variable configuration series battery boxes ranked in the lowest rank in the battery box sort result to be in a sleep mode.
An alternating pause battery management and control method for a large electric vehicle power system.
複数の可変構成直列型バッテリーボックスと、駆動デバイスと、車両コンピュータとを備え、
前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスは、互いに並列接続され、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスのそれぞれは、互いに直列接続された複数のバッテリーモジュールを有し、
前記駆動デバイスは、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスと接続され、且つ大型電気自動車を駆動させるモータと、当該モータを駆動させるためのモータドライブとを有し、
前記車両コンピュータは、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスと接続されて前記駆動デバイスの車両駆動需要を検出し、且つバッテリーモジュールの必要数及び可変構成直列型バッテリーボックスの必要数を計算し、且つ温度保護処理を実行して、より高い温度を有するバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識し、バッテリーボックス交互休止ソート処理を実行するためのソートコントローラを更に含み、
前記バッテリーボックス交互休止ソート処理が実行されている間、前記ソートコントローラは、前記各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールのモジュールスコアを計算して当該モジュールスコアに基づいてバッテリーモジュールソート結果を得、且つ当該バッテリーモジュールソート結果に基づいてモジュールスコアが最も高い方から必要数のバッテリーモジュールを有効化し、且つ前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスをソートしてバッテリーボックスソート結果を得、且つ当該バッテリーボックスソート結果において最下位にランク付けられた少なくとも1つの可変構成直列型バッテリーボックスを休止モードとなるように制御する、
大型電気自動車の電力系統。 A power system of a large electric vehicle, wherein the power system is
A plurality of variable configuration series-type battery boxes, a driving device, and a vehicle computer;
The plurality of variable configuration series-type battery boxes are connected in parallel to each other, and each of the plurality of variable configuration series-type battery boxes has a plurality of battery modules connected in series to each other,
The drive device includes a motor connected to the plurality of variable configuration series battery boxes and driving a large electric vehicle, and a motor drive for driving the motor,
The vehicle computer is connected to the plurality of variable configuration series battery boxes to detect a vehicle driving demand of the drive device, calculates a required number of battery modules and a required number of variable configuration series battery boxes; and A sort controller for performing a temperature protection process, recognizing a battery module having a higher temperature as an unusable battery module, and performing a battery box alternate pause sort process;
While the battery box alternate pause sort process is being executed, the sort controller calculates a module score of the battery module of each variable configuration series battery box and obtains a battery module sort result based on the module score, In addition, the required number of battery modules having the highest module score are activated based on the battery module sort result, and the plurality of variable configuration series battery boxes are sorted to obtain a battery box sort result, and the battery box Controlling at least one variable configuration series battery box ranked lowest in the sorting result to be in a sleep mode;
Large electric vehicle power system.
前記バッテリーボックスモニタボードは、前記車両コンピュータ及び対応する前記バッテリーモジュールと接続され、且つ前記車両コンピュータから指令を受け取って当該対応するバッテリーモジュールを制御する、
請求項9に記載の大型電気自動車の電力系統。 Each of the variable configuration series battery boxes further includes a battery box monitor board,
The battery box monitor board is connected to the vehicle computer and the corresponding battery module, and receives a command from the vehicle computer to control the corresponding battery module.
The electric power system of the large electric vehicle according to claim 9.
前記リレーは、前記バッテリーモジュールモニタボードの制御下で、前記バッテリーモジュールを給電モード又は休止モードに設定できるように、前記バッテリーコアストリング又は前記バイパスループと切替可能に接続される、
請求項9に記載の大型電気自動車の電力系統。 Each battery module further includes a battery module monitor board, a battery core string, a relay, and a bypass loop;
The relay is switchably connected to the battery core string or the bypass loop so that the battery module can be set to a power supply mode or a hibernation mode under the control of the battery module monitor board.
The electric power system of the large electric vehicle according to claim 9.
前記複数のパワートランジスタは、前記各可変構成直列型バッテリーボックス−前記駆動デバイス間に配置され、前記複数のパワートランジスタは、前記車両コンピュータと接続され、
前記車両コンピュータからの指令に従って、対応する前記パワートランジスタが休止モードとなるように対応する前記可変構成直列型バッテリーボックスを制御する、
請求項9に記載の大型電気自動車の電力系統。 A plurality of power transistors;
The plurality of power transistors are arranged between each of the variable configuration series battery boxes and the driving device, and the plurality of power transistors are connected to the vehicle computer,
In accordance with a command from the vehicle computer, the corresponding variable configuration series battery box is controlled so that the corresponding power transistor is in a sleep mode.
The electric power system of the large electric vehicle according to claim 9.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201361817607P | 2013-04-30 | 2013-04-30 | |
US61/817,607 | 2013-04-30 | ||
PCT/CN2014/076660 WO2014177063A1 (en) | 2013-04-30 | 2014-04-30 | Power supply architecture for large electric vehicle and method for controlling sequential rest ranking of battery boxes thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016524435A JP2016524435A (en) | 2016-08-12 |
JP6185150B2 true JP6185150B2 (en) | 2017-08-23 |
Family
ID=51843147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016510929A Expired - Fee Related JP6185150B2 (en) | 2013-04-30 | 2014-04-30 | Power system of large electric vehicle, alternating pause battery management and control method thereof |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160075254A1 (en) |
EP (1) | EP2993483A4 (en) |
JP (1) | JP6185150B2 (en) |
KR (1) | KR101749447B1 (en) |
CN (1) | CN105324677A (en) |
CA (1) | CA2911036A1 (en) |
TW (1) | TWI537849B (en) |
WO (1) | WO2014177063A1 (en) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9783078B2 (en) * | 2015-10-30 | 2017-10-10 | Faraday & Future Inc. | Systems and methods for disengaging a battery |
FR3052926B1 (en) * | 2016-06-16 | 2019-07-12 | Bluebus | METHOD AND SYSTEM FOR MANAGING ELECTROCHEMICAL BATTERIES OF AN ELECTRIC VEHICLE IN CASE OF BATTERY FAILURE (S) |
FR3052927B1 (en) * | 2016-06-16 | 2019-07-12 | Bluebus | METHOD AND SYSTEM FOR THE INTELLIGENT MANAGEMENT OF ELECTROCHEMICAL BATTERIES OF AN ELECTRIC VEHICLE |
FR3052928B1 (en) * | 2016-06-16 | 2019-07-19 | Blue Solutions | METHOD AND SYSTEM FOR INTELLIGENT MANAGEMENT OF ELECTROCHEMICAL BATTERIES OF AN ELECTRICAL POWER SUPPLY |
FR3052929B1 (en) * | 2016-06-16 | 2019-07-26 | Blue Solutions | METHOD AND SYSTEM FOR MANAGING ELECTROCHEMICAL BATTERIES OF AN ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM IN THE EVENT OF A BATTERY FAILURE (S) |
JP6345291B1 (en) * | 2017-03-22 | 2018-06-20 | 本田技研工業株式会社 | Information processing apparatus, program, and information processing method |
JP6363754B1 (en) | 2017-03-22 | 2018-07-25 | 本田技研工業株式会社 | Information processing apparatus, program, and information processing method |
JP6812889B2 (en) * | 2017-04-03 | 2021-01-13 | 株式会社豊田中央研究所 | Power supply |
JP6745867B2 (en) * | 2017-12-29 | 2020-08-26 | ゴゴロ インク | System and related methods for managing batteries |
DE102018102211B3 (en) * | 2018-02-01 | 2019-09-19 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Battery system for a battery powered electric vehicle and method for utilizing a remaining range thereof |
FR3082677B1 (en) | 2018-06-06 | 2021-04-16 | Commissariat Energie Atomique | ELECTRICAL SYSTEM WITH COMMUTED CELLS AND PROCEDURE FOR CONTROLLING SUCH A SYSTEM |
US10355496B1 (en) * | 2018-07-26 | 2019-07-16 | Kitty Hawk Corporation | Inter-module battery balancing using minimum cell voltages to select battery sub-modules to power loads |
AU2019318765A1 (en) | 2018-08-06 | 2021-03-04 | Techtronic Cordless Gp | Systems and methods for selectively enabling the operation of a device |
DE102019110177A1 (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-22 | instagrid GmbH | Energy-saving operation for an energy supply system with battery storage |
WO2021084547A1 (en) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | Satyanarayana Chanagala | Battery management system for electric vehicles |
DK201970832A1 (en) * | 2019-12-23 | 2021-07-26 | Kk Wind Solutions As | Monitoring system for an energy storage |
GB2591755A (en) * | 2020-02-05 | 2021-08-11 | Dar Yun Energy Science Tech Co Ltd | Power-supplying battery of electric vehicle |
US11936222B2 (en) | 2020-05-26 | 2024-03-19 | Analog Devices International Unlimited Company | BMS architecture for energy storage |
CN115769457A (en) | 2020-06-26 | 2023-03-07 | 特拉沃特科技株式会社 | Battery system, control device and control method |
CN111993953B (en) * | 2020-08-27 | 2021-10-29 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | Battery control method, power automobile and readable storage medium |
CN114274792A (en) * | 2020-10-01 | 2022-04-05 | 郑州创狼信息技术有限公司 | Direct current power supply system and battery module charging system thereof |
US11951842B2 (en) * | 2021-09-27 | 2024-04-09 | Ford Global Technologies, Llc | Electrified vehicle configured to selectively deactivate restricted power mode based on acceleration request |
FR3130089B1 (en) * | 2021-12-03 | 2023-12-15 | Electricite De France | METHOD FOR CONTROLLING THE CHARGING AND DISCHARGE OF A PLURALITY OF ELECTRICAL ENERGY RELEASE DEVICES |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52145734A (en) * | 1976-05-28 | 1977-12-05 | Japan Storage Battery Co Ltd | Method of deciding life fo storage battery |
JPH06336380A (en) * | 1993-05-27 | 1994-12-06 | Hitachi Building Syst Eng & Service Co Ltd | Elevator maintenance work management system |
JPH08251714A (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-27 | Mitsubishi Motors Corp | Power supply of electric automobile |
JPH11299122A (en) * | 1998-02-10 | 1999-10-29 | Denso Corp | Method and device for charging state control |
JP2003243042A (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-29 | Toyota Motor Corp | Detecting method and device for degree of deterioration of lithium battery as component of package battery |
EP1779141A2 (en) * | 2004-08-13 | 2007-05-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Solid state radiation detector packaging technique |
JP4572850B2 (en) * | 2006-03-24 | 2010-11-04 | 株式会社日立製作所 | Power control device |
JP4818808B2 (en) * | 2006-05-19 | 2011-11-16 | 富士電機株式会社 | Battery pack state measuring device, battery pack deterioration judgment method and battery pack deterioration judgment program |
JPWO2008105063A1 (en) * | 2007-02-27 | 2010-06-03 | パイオニア株式会社 | Information display device, information display method, information display program, and recording medium |
CN101119036B (en) * | 2007-07-23 | 2011-01-19 | 柏禄帕迅能源科技有限公司 | Battery management system for electric automobile |
JP2009058363A (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Yazaki Corp | Voltage detecting device |
JP5331493B2 (en) * | 2009-01-13 | 2013-10-30 | 日立ビークルエナジー株式会社 | Battery control device |
CN101504444B (en) * | 2009-03-18 | 2012-06-06 | 浙江绿源电动车有限公司 | Battery capacity check method for electric car matrix battery pack |
EP2460252B1 (en) * | 2009-07-29 | 2018-09-12 | The Regents of the University of Michigan | System for scheduling battery charge and discharge |
JP2012034439A (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Dc power supply and power storage system |
CN102376988B (en) * | 2010-08-10 | 2014-12-10 | 华创车电技术中心股份有限公司 | Battery pack module, energy management system thereof and energy management method thereof |
KR101189885B1 (en) * | 2010-10-19 | 2012-10-10 | 산요덴키가부시키가이샤 | Power supply device, and vehicle and electrical storage device each equipped with same |
CN102074991B (en) * | 2011-01-24 | 2013-01-09 | 启明信息技术股份有限公司 | Method and device for full balance control of power battery of electric automobile |
JP5717282B2 (en) * | 2011-02-28 | 2015-05-13 | 矢崎総業株式会社 | Voltage detector and dark current variation reducing method |
JP6038822B2 (en) * | 2011-03-17 | 2016-12-07 | イーブイ チップ エナジー リミテッドEv Chip Energy Ltd. | Battery pack system |
WO2013014930A1 (en) * | 2011-07-28 | 2013-01-31 | 三洋電機株式会社 | Battery system, battery control device, electric vehicle, mobile body, and power source device |
-
2014
- 2014-04-30 CA CA2911036A patent/CA2911036A1/en not_active Abandoned
- 2014-04-30 KR KR1020157034039A patent/KR101749447B1/en active IP Right Grant
- 2014-04-30 JP JP2016510929A patent/JP6185150B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-04-30 US US14/888,376 patent/US20160075254A1/en not_active Abandoned
- 2014-04-30 TW TW103115678A patent/TWI537849B/en not_active IP Right Cessation
- 2014-04-30 WO PCT/CN2014/076660 patent/WO2014177063A1/en active Application Filing
- 2014-04-30 CN CN201480024716.3A patent/CN105324677A/en active Pending
- 2014-04-30 EP EP14791899.9A patent/EP2993483A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101749447B1 (en) | 2017-06-20 |
JP2016524435A (en) | 2016-08-12 |
EP2993483A1 (en) | 2016-03-09 |
TW201443794A (en) | 2014-11-16 |
KR20160003194A (en) | 2016-01-08 |
CA2911036A1 (en) | 2014-11-06 |
EP2993483A4 (en) | 2016-08-10 |
CN105324677A (en) | 2016-02-10 |
US20160075254A1 (en) | 2016-03-17 |
WO2014177063A1 (en) | 2014-11-06 |
TWI537849B (en) | 2016-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6185150B2 (en) | Power system of large electric vehicle, alternating pause battery management and control method thereof | |
JP6177997B2 (en) | Large electric vehicle power system, and alternate outage battery management and control method for large electric vehicle power system | |
JP4626828B2 (en) | Discharge control device | |
JP4587233B2 (en) | Discharge control device | |
US8330418B2 (en) | Power supply device capable of equalizing electrical properties of batteries | |
US8928281B2 (en) | Battery control apparatus, vehicle, and battery control method | |
US8039136B2 (en) | Battery cooling device, battery cooling air flow control device, and computer readable medium | |
EP2404359B1 (en) | Systems and methods for scalable configurations of intelligent energy storage packs | |
JP2016028543A (en) | Power supply device | |
JP5114885B2 (en) | Capacity adjustment device | |
JP5517477B2 (en) | Battery control device, vehicle, and battery control method | |
WO2012105448A1 (en) | Battery module, battery system, power supply apparatus, and moving body | |
US20130057218A1 (en) | Device and method for controlling charge of assembled battery | |
JP2010124634A (en) | Charge/discharge controller | |
JP2011125108A (en) | Battery pack | |
US20210336299A1 (en) | Battery management apparatus, battery management method, and battery energy storage system | |
JP5644691B2 (en) | Cell balance control device and cell balance control method | |
WO2022209546A1 (en) | Balancing device | |
WO2012124554A1 (en) | Power storage device, and power supply and mobile body provided therewith | |
JP5502183B1 (en) | Battery management device | |
WO2017150141A1 (en) | Power supply control system, power supply control method, and power supply control program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20160916 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161111 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170131 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170726 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6185150 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |